Omschrijving Dienstcomponent

SURF Time&Frequency voorziet instellingen van een betrouwbaar en zeer accuraat tijd (onder de 1 nanoseconde) en frequency signaal over het glasvezel netwerk van SURF. Instellingen gebruiken dit Time and Frequency (TFT) signaal bijvoorbeeld als referentie voor fundamenteel wetenschappelijk onderzoek, het synchroniseren van (quantum) (meet) apparatuur, als alternatief voor GPS of als traceerbare bron van de tijd.

Roadmap SURF Time&Frequency Pilot fase

SURF Time&Frequency bevindt zich nog in de pilotfase. Dit betekend dat we nog geen SLS kunnen garanderen. Gedurende de pilotfase zal de uitrol van het netwerk en monitoring capaciteiten plaats vinden. Als we meer ervaring hebben met de technologie en monitoring van het netwerk start de productie dienst fase met bijhorende SLA. Dit zal op zijn vroegst in 2026 Q1 zijn.

In 2024 zal het core TFT netwerk uitgerold worden in onderstaande volgorde naar de volgende steden:

  1. Delft
  2. Leiden
  3. Amsterdam
  4. Utrecht
  5. Eindhoven

In 2025 volgen onderstaande steden. 

  1. Zwolle
  2. Groningen
  3. Dwingeloo
  4. Lelystad
  5. Enschede
  6. Den Bosch

Afhankelijk van de behoeftes van de SURF leden kan het TFT netwerk in de toekomst worden uitgebreid naar nieuwe steden. 
Als je wilt aansluiten op het TFT netwerk neem dan contact op met Changes@SURF.nl

Toekomst

Als het hoofd netwerk operationeel is wordt er onderzoek uitgevoerd om meerdere kloksignalen over het netwerk te distribueren. Ook wordt onderzocht of het netwerk gebruikt kan worden voor een andere TFT techniek met nog hogere precisie. Tevens werkt SURF internationaal samen met GEANT aan een Europees Optical Time and Frequency Network.


  

Voordelen van SURF time&frequency?

  • Hogere nauwkeurigheid en precisie dan GPS.
  • Gegarandeerde beschikbaarheid en betrouwbaarheid in kritieke omgevingen waar continue synchronisatie van systemen cruciaal is.
  • GPS onafhankelijk voor bijvoorbeeld laboratoria in Faraday kooien of omgevingen waar elektromagnetische interferentie een zorg is.
  • Systemen en apparaten op het netwerk perfect gesynchroniseerd.

Een hoog over topologie van het SURF Time&Frequency Netwerk na fase 1 en 2.


Podcast SURFshort over Time&Frequency

Sander Klemann, productmanager netwerkdiensten bij SURF, legt je uit wat time en frequency transfer is. En ook welke gave dingen we door time & frequency transfer kunnen doen, zoals het heelal bestuderen. Luister nu de nieuwe aflevering van SURFshort.

Spotify Apple Podcast

https://www.surf.nl/podcast/wat-je-moet-weten-over-time-frequency-transfer


Uitleg over de gebruikte TFT technologie: Het White Rabbit Protocol.

SURF gebruikt voor SURF Time&Frequency het Open Source White Rabbit Protocol ontwikkeld door CERN om in de Large Hadron Colider (LHC) met hoge precisie apparatuur te kunnen aansturen en metingen kunnen loggen met hogere precisie.

Deze technologie maakt het mogelijk om de vertragingen in het signaal welke optreden in onder andere de fiber, filters, optics en netwerkapparatuur, te meten door bv kalibratie en hiervoor te compenseren. Door het signaal over de zelfde fiber bi directioneel heen en weer te sturen kan ook de variatie in vertraging in de fiber door weer en temperatuur omstandigheden dynamisch gecompenseerd worden.

Het White Rabbit Protocol is open source en wordt beheerd door de White Rabbit Collaboration waar SURF ook, sinds 2024, lid van is.
Het TFT signaal wordt gebruikt een deel van het lichtspectrum (channel 57 t/m 60) dat door middel van filters om de reguliere netwerkapparatuur heen geleid wordt naar de White Rabbit apparatuur. Hierdoor is het mogelijk om de fibers van het bestaande netwerk te gebruiken.

De zogeheten grandmaster White Rabbit Switch staat bij VSL (het nationaal metrologisch instituut in Delft) in het lab en wordt gevoed met een UTC tijd signaal en een 10mhz frequentie signaal vanuit de verschillende type atoomklokken van VSL. Het signaal wordt verstuurd vanaf de grandmaster naar een volgende switch waar het binnenkomende signaal wordt gecorrigeerd door de gemeten vertragingen op alle tussenliggende onderdelen: Optic, Filter, Fiber en de switch zelf. Dit gecorrigeerde signaal wordt doorgestuurd naar de volgende switch waar het signaal wederom gecorrigeerd wordt voor de gemeten vertragingen die gelden voor dat traject.

Zo is het mogelijk om een onder 1 nanoseconden precies tijdsignaal door Nederland te distribueren.


De White Rabbit Collaboration

SURF gebruikt voor SURF Time&Frequency het Open Source White Rabbit Protocol ontwikkeld door CERN om in de Large Hadron Colider (LHC) met hoge precisie apparatuur te kunnen aansturen en metingen kunnen loggen met hogere precisie.



Technische informatie over het signaal

Gebruikers van de Time- en Frequency Transfer dienst van SURF krijgen een koppeling gebaseerd op 1 Gbps ethernet technologie via glasvezel. Over deze koppeling wordt White-Rabbit gebruikt om de tijd die is afgeleid van UTC(VSL) bij de afnemende instelling te krijgen. In tegenstelling tot de overige netwerkdiensten van SURF wordt deze dienst via enkelvoudige glasvezel aangeboden. Voor een nauwkeurig transport van de tijd door de glasvezelkabels moet het signaal namelijk heen en weer gaan door dezelfde vezel. Zo kan het tijdsignaal worden gecorrigeerd voor de vertraging door het transport.

De verstuurde tijdschaal bestaat uit drie componenten:

  • Een nauwkeurige frequentie van 10 MHz
  • Nauwkeurige tijdmarkeringen van 1 puls per seconde (1PPS)
  • Tijdstempels uitgedrukt volgens de internationale atoomtijdschaal (TAI)

Leveringsvoorwaarden op het demarcatiepunt bij VSL:

  • Afwijking van de geleverde tijd ten opzichte van UTC(VSL) < 0,5 ns
  • Afwijking van de geleverde tijd ten opzichte van UTC is typisch < 25 ns
  • Frequentieafwijking ten opzichte van UTC is typisch < 3 x 10-14 Hz/Hz
  • De verwachte beschikbaarheid is naar schatting > 99,5 %. 

Overige condities zijn:

  • Frequentiestabiliteit (Allan Deviation) van de klok <10-13 bij een middelingstijd van meer dan 1000 s.

Let op: Tijdens de pilot fase kan SURF nog geen beschikbaarheid garanderen.


Demarcatie Punt 

SURF levert het TFT White Rabbit signaal via een White Rabbit Switch. Deze switch wordt op de SURF PoP geplaatst bij de reguliere SURF-netwerk aansluiting. SURF levert indien gewenst een optic aan de instelling om de SURF White Rabbit Boundary switch aan te sluiten op de White Rabbit Slave Switch van de instelling, Op een White Rabbit Switch zitten 18 poorten waarvan minimaal 2 poorten gebruikt worden voor distributie van het signaal over het TFT netwerk. De overige poorten zijn in overleg te gebruiken door de instelling. SURF adviseert instellingen om een eigen White Rabbit switch aan te schaffen voor de distributie binnen de campus van de instelling. Kortom de instelling is zelf verantwoordelijk voor de laste mile distributie. Het demarcatie punt ligt daarbij bij de optic van de White Rabbit switch van SURF. Tot hier kunnen wij monitoren en kunnen wij de leveringsvoorwaarde garanderen.

White Rabbit Kalibratie op de campus 

Voor de korte afstanden binnen een campus terrein zal het White Rabbit signaal relatief beperkt degraderen. Echter voor hoge precisie toepassing kan kalibratie op de campus nodig zijn. De White Rabbit Collaboration heeft uitgebreide documentatie beschikbaar hoe dit uitgevoerd kan worden. SURF kan hierin ook adviseren maar de verantwoordelijkheid ligt bij de instelling.